第3章 第2节 基因工程的基本操作程序-2022-2023学年新教材高中生物选择性必修3【精讲精练】人教版（教师用书word）

第2节　基因工程的基本操作程序 学习目标 1.基于抗虫棉的培育实例，采用文字和图示的方式说明基因工程的基本操作程序。 科学思维 2.基于PCR技术，运用结构与功能观等观念理解PCR技术的过程、原理、条件等内容。 生命观念 3.明确DNA片段的扩增及电泳鉴定原理，进行相关操作。 科学探究 一、基因工程的基本操作程序 目的基因的__筛选与获取__→基因表达载体的构建→将目的基因导入__受体细胞__→目的基因的__检测与鉴定__。 二、目的基因的筛选与获取 1．筛选合适的目的基因 2．获取目的基因的方法 (1)__人工合成__目的基因。 (2)常用__PCR__特异性地快速扩增目的基因。 (3)通过构建__基因文库__来获取目的基因。 3．利用PCR获取和扩增目的基因 (1)含义：PCR是__聚合酶链式反应__的缩写。它是一项在体外提供参与DNA复制的__各种组分__与__反应条件__，对目的基因的__核苷酸序列__进行大量复制的技术。 (2)原理：__DNA半保留复制__。 (3)PCR反应的条件 参与的组分 在DNA复制中的作用 解旋酶(体外用高温代替) 打开DNA双链 DNA母链 提供DNA复制的__模板__ 4种脱氧核苷酸 合成DNA子链的原料 (耐高温的)DNA聚合酶 催化合成DNA子链 引物(长度通常为20～30个核苷酸) 分为2种，分别与两条模板链结合，使DNA聚合酶能够从__引物的3′端__开始连接脱氧核苷酸 温度 控制温度使DNA复制在体外反复进行 缓冲液(含Mg2＋) 真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要__Mg2＋__激活 (4)PCR扩增的过程 (5)PCR产物的鉴定：常采用__琼脂糖凝胶电泳__来鉴定。 [提醒]　复性不一定均为引物与DNA模板结合。复性时，引物与DNA模板的结合是随机的，也存在DNA解开的两条链的结合。 三、基因表达载体的构建 1．基因表达载体构建的目的 让目的基因在受体细胞中__稳定存在__，并且遗传给下一代，同时使目的基因能够__表达__和__发挥作用__。 2．基因表达载体的组成 3．基因表达载体的构建过程 (1)首先用一定的__限制酶__切割载体。 (2)然后用__同种__限制酶或能产生相同末端的限制酶切割含有目的基因的DNA片段。 (3)再利用__DNA连接酶__将含目的基因的DNA片段拼接到载体的切口处(如图所示)。 [点拨]　目的基因插入位点不是随意的。基因表达载体需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入启动子和终止子之间的部位。若目的基因插入启动子部位，启动子将失去原功能。 四、将目的基因导入受体细胞 1．转化：目的基因进入受体细胞内，并在受体细胞内__维持稳定__和__表达__的过程。 2．目的基因导入受体细胞的方法 受体细胞 导入方法 内容 植物 细胞 花粉管 通道法 (1)用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直接注入__子房__中。 (2)在植物授粉后的一定时间内，剪去柱头，将DNA溶液滴加在花柱切面上，使目的基因借助__花粉管通道__进入__胚囊__ 农杆菌转化法 农杆菌细胞内的Ti质粒上的__T­DNA__可携带目的基因整合到受体细胞的__染色体__DNA上 动物细胞 __显微注射__技术 常用受体细胞：__受精卵__ 原核细胞 Ca2＋处理法(感受态细胞法) 用__Ca2＋__处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态 [点拨]　“转化”的实质是基因重组，与必修2中“肺炎链球菌的转化实验”中的“转化”含义相同。 五、目的基因的检测与鉴定 [提醒]　转录水平的检测与复制水平的检测原理都是分子杂交；翻译水平的检测，则是利用抗原与抗体特异性结合的原理。 六、DNA片段的扩增及电泳鉴定 1．实验原理 (1)DNA片段的扩增 PCR利用了__DNA的热变性__原理，通过调节__温度__来控制DNA双链的__解聚与结合__。 (2)DNA片段的电泳鉴定 ①带电粒子：DNA分子具有__可解离__的基团，在一定的pH下，这些基团可以带上__正电荷__或__负电荷__。 ②迁移动力与方向：在__电场__的作用下，带电分子会向着与它所带电荷__相反__的电极移动，这个过程就是电泳。 ③迁移速率：在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的__浓度__、DNA分子的__大小__和__构象__有关。 ④检测：凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300 nm的__紫外__灯下被检测出来。 2．实验步骤 (1)DNA片段扩增 (2)DNA片段的电泳鉴定 [点拨]　用微量移液器向微量离心管中添加反应组分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头必须更换。 判断正误 1．基因工程操作的核心步骤是目的基因